生物化学课件（RNA的生物合成）.ppt

1、第十三章第十三章 RNA的合成：转录和加工的合成：转录和加工参与转录的各因素：1. 依赖依赖DNA的的RNA聚合酶：聚合酶：作用特点：作用特点：（1）以）以4种核糖核苷三磷酸种核糖核苷三磷酸NTP作为底物，反应需要作为底物，反应需要Mg2的的参与参与（2）需要适当的）需要适当的DNA作为模板作为模板（3）合成的）合成的RNA链方向也为链方向也为53（4）反应无需引物，直接以）反应无需引物，直接以DNA为模板合成新的为模板合成新的RNA链链（5）RNA聚合酶无校对功能聚合酶无校对功能依赖依赖DNA的的RNA聚合酶催化的转录是聚合酶催化的转录是不对称不对称的：的：在体内转录过程中，在体内转录过程中

2、，DNA双链中只有一条链或者某个区双链中只有一条链或者某个区段作为模板进行转录。参与转录的段作为模板进行转录。参与转录的DNA链被称为链被称为模板链模板链（反义链），（反义链），而另一条链则被称为而另一条链则被称为编码链（正义链）编码链（正义链）。RNA含有与编码链几乎完全相同的碱基序列，除了以含有与编码链几乎完全相同的碱基序列，除了以U代代替替T以外。以外。E.Coli RNA聚合酶：含有聚合酶：含有2 亚基，其中亚基，其中2 构成构成核心酶核心酶，负责转录过程中，负责转录过程中RNA链的延伸。链的延伸。起始亚基，为转录起始亚基，为转录起始所必需起始所必需功能未知功能未知E.Coli RNA

3、聚合酶的三维构像图聚合酶的三维构像图2. 转录单位：转录单位：RNA链的合成是从模板特定的部位起始的，链的合成是从模板特定的部位起始的，经过链的延伸终止于特定的模板部位。一般将从转录起始经过链的延伸终止于特定的模板部位。一般将从转录起始点到转录终止点的整个区域称为转录单位。点到转录终止点的整个区域称为转录单位。参与转录的各因素：参与转录的各因素：参与转录的各因素：参与转录的各因素：3. 启动子结构：启动子结构：启动子是指启动子是指RNA聚合酶识别、结合并由聚合酶识别、结合并由此启动转录的一段此启动转录的一段DNA序列，位于转录起点的序列，位于转录起点的5端上游端上游区，启动子本身一般是不被转录

4、的。区，启动子本身一般是不被转录的。E. Coli 中的两个启动子序列：中的两个启动子序列：-10序列（序列（Pribnow框）：框）：TATAAT-35序列（识别序列）：序列（识别序列）：TTGACAE. Coli 中不同基因的启动子序列中不同基因的启动子序列-10序列（序列（Pribnow框）框）-35序列（识别序列）序列（识别序列）-35序列（识别序列）序列（识别序列）转录的起始转录的起始1. 模板的识模板的识别和转录泡别和转录泡的形成：的形成： 亚基亚基转录泡结构转录泡结构RNA聚合酶聚合酶模板链模板链非模板链非模板链亚基从全酶上脱离下来，解离后的亚基从全酶上脱离下来，解离后的亚基再与

5、亚基再与另一个核心酶组成全酶开始下一轮转录。另一个核心酶组成全酶开始下一轮转录。 3. RNA链的延伸：转录泡延着模板链链的延伸：转录泡延着模板链3 5方向不方向不断移动，转录泡内断移动，转录泡内RNA链的链的5端方向端方向1012个核苷酸个核苷酸始终与模板链形成杂合体。始终与模板链形成杂合体。 4. 转录的终止：当转录的终止：当RNA聚合酶达到终止子时，聚合酶达到终止子时，RNA转录将终止转录将终止转录的进行转录的进行终止子终止子：具有终止功能的特定的：具有终止功能的特定的DNA序列，为序列，为RNA聚合聚合酶提供终止转录信号的酶提供终止转录信号的DNA序列。序列。（1）不依赖于）不依赖于因

6、子的终止子：含有一个或多个富含因子的终止子：含有一个或多个富含GC的回文对称序列；含有一个多聚的的回文对称序列；含有一个多聚的A或或T序列在回文序列序列在回文序列后。后。AGCCCGCCTAATGGCGGGCTTCGGGCGGATTACCGCCCGAAGCCCGCCUAAUGGCGGGCU转录的终止转录的终止不依赖于不依赖于因子因子的转录终止的转录终止（2）依赖于）依赖于因子的终止子：这类终止子必须在因子的终止子：这类终止子必须在因子存因子存在下转录才发生终止。这类终止子的回文结构中不含在下转录才发生终止。这类终止子的回文结构中不含GC富集区，回文结构后也无寡聚富集区，回文结构后也无寡聚U。因

7、子：一种相对分子量约为因子：一种相对分子量约为45kD的蛋白质因子，起协助的蛋白质因子，起协助终止的作用。终止的作用。依赖于依赖于因子的转录终止因子的转录终止-鹅膏蕈碱鹅膏蕈碱 敏感度的不敏感度的不同，分为同，分为RNA聚合酶聚合酶、。真核生物三种真核生物三种RNA聚合酶的比较聚合酶的比较原核生物中原核生物中rRNA前体的加工前体的加工：E. Coli 中中rRNA 有有7个转录单位，每个转录单位，每个转录单位由个转录单位由16s rRNA、23s rRNA、5s rRNA以及一个或几个以及一个或几个tRNA基因组成。基因组成。甲基化甲基化切除切除1. 真核生物中真核生物中rRNA前体的加工前

8、体的加工：哺乳动物的哺乳动物的rRNA 前体约为前体约为45S，在细胞核中加工最后形成在细胞核中加工最后形成18S、28S和和5.8S rRNA.2. 真核生物中真核生物中tRNA前体的加工：通过核酸内切酶和外切酶去除前体的加工：通过核酸内切酶和外切酶去除5及及3端的附加序列；在端的附加序列；在3端加上端加上CCA序列；核苷的修饰序列；核苷的修饰3. 真核生物中真核生物中mRNA前体的加工前体的加工：在细胞核内，：在细胞核内，mRNA的初始转录的初始转录物被加工为分子大小不等的中间产物，称为物被加工为分子大小不等的中间产物，称为核不均一核不均一RNA （hnRNA)。 hnRNA在转变为成熟的

9、在转变为成熟的mRNA的过程中，需经以下的的过程中，需经以下的进一步加工：进一步加工：（1） 5端加端加“帽帽”：真核生物真核生物mRNA 5端端“帽帽”结构结构5,5-三磷酸键三磷酸键7-甲基鸟苷甲基鸟苷真核生物真核生物mRNA 5端端“帽帽”结结构构真核生物真核生物mRNA 5端加端加“帽帽”过程过程鸟苷酰转移酶鸟苷酰转移酶磷酸水解酶磷酸水解酶鸟嘌呤鸟嘌呤-7-甲基转移酶甲基转移酶2-O-甲基转移酶甲基转移酶（2） 3端加端加polyA 尾：尾：AAUAAA：最主要的：最主要的polyA信号信号Poly A聚合酶聚合酶内切酶内切酶（3） 内含子的剪切内含子的剪切：大多数真核基因是：大多数真

10、核基因是断裂基因断裂基因，其转录产物中，其转录产物中同时含有同时含有内含子内含子（插入序列）和（插入序列）和外显子外显子（编码序列）。在（编码序列）。在mRNA的的后加工过程中，将通过拼接（后加工过程中，将通过拼接（splicing）去除内含子，使外显子成为）去除内含子，使外显子成为连续序列。连续序列。真核生物的真核生物的mRNA剪切剪切外显子外显子内含子内含子初级转录物初级转录物中间体中间体剪接的剪接的RNA内含子内含子外显子外显子真核生物的真核生物的mRNA剪切模式（剪切模式（1）2,5-磷酸二酯键磷酸二酯键真核生物的真核生物的mRNA剪切模式（剪切模式（2）相同的转录产物，不同的剪接方式，最终可生成不同的蛋白质相同的转录产物，不同的剪接方式，最终可生成不同的蛋白质降钙素降钙素甲状腺甲状腺脑脑降钙素基因相关肽降钙素基因相关肽 真核生物真核生物mRNA剪切举例剪切举例卵清蛋白卵清蛋白